Arquitetura de Eletrônica
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A arquitetura da solução foi cuidadosamente elaborada com base nos requisitos específicos de cada subsistema, levando em consideração a integração dos mesmos. O objetivo principal é permitir que um operador controle manualmente os subsistemas do drone, utilizando um radiocontrole para enviar sinais, além de transmitir dados dos sensores do drone e imagens captadas para a estação de solo, que fornecerá suporte ao operador. O fluxo de dados e comandos está representado na Figura 1 a seguir.
A integração entre os subsistemas é ilustrada na Figura 2. O operador, utilizando o radiocontrole, tem a capacidade de gerenciar todos os subsistemas do drone. O subsistema de controle do gimbal recebe um sinal que define a posição desejada, acionando os motores responsáveis pelo movimento da câmera, cujas imagens são então transmitidas para a estação de solo.
O subsistema de alijamento de cargas é ativado quando há a necessidade de descarregar as cargas para extinguir um princípio de incêndio. Além disso, ele conta com sensores que monitoram a quantidade de carga restante, proporcionando uma verificação do sucesso do processo de alijamento. Esses dados são enviados ao sistema de gerenciamento de dados para análise.
O sistema de controle de voo é centrado na placa controladora PixHawk, que recebe os comandos do operador via radiocontrole e transmite informações dos sensores para o sistema de gerenciamento de dados. Este último é responsável por processar e organizar todos os dados e imagens recebidos, enviando-os à estação de solo para apoio e monitoramento contínuo.
Detalhamento dos Subsistemas
A Tabela 1 detalha as principais funções e componentes de cada subsistema que compõe o drone, evidenciando suas respectivas responsabilidades e interações. Complementando essas informações, a Figura 3 apresenta o diagrama de blocos que ilustra a estrutura e a integração entre os subsistemas, fornecendo uma visão abrangente do sistema como um todo.
Tabela 1: Descrição dos subsistemas e seus componentes.
| Subsistema | Descrição |
|---|---|
| Controle de Voo | Componente principal: placa controladora Pixhawk. Conecta-se ao receptor de radiocontrole para receber comandos do operador, enviando sinais às ESCs para controlar os motores e movimentar o drone. Dados do GPS e sensores são transmitidos pelo transmissor de telemetria SikRadio. |
| Controle do Gimbal | Integrado ao transmissor de radiocontrole, recebe sinais analógicos e digitais para acionar servomotores, controlando a movimentação da câmera. |
| Controle do Alijador | Conectado a um canal digital do receptor de radiofrequência. Recebe comandos para alijar cargas, verifica o sucesso do processo com sensores infravermelhos e realiza a contagem das cargas restantes. |
| Gerenciamento e Transmissão de Dados | A Raspberry Pi recebe dados da Pixhawk via comunicação UART, do subsistema de alijamento, e imagens da câmera. Processa esses dados para cálculos de assistência de mira, enviando imagens ao transmissor AV. Também transmite imagens de duas câmeras FPV para a estação de solo via receptor AV. |
Fonte: Autoria própria. Todos os direitos reservados.
Lista de Componentes
A Tabela 2 a seguir é apresentada a lista de todos os componentes do sistema eletrônico, separados por cada subsistema.
Tabela 2: Componentes dos subsistemas do sistema eletrônico.
| Item | Quantidade |
|---|---|
| Bateria - 6s - 6500Ah - 22,2V | 4 |
| ESC 80A (Electronic Speed Controller) | 8 |
| ESC 50A (Electronic Speed Controller) | 1 |
| BL Motor (propeller 1760) 320 KV | 8 |
| BL Motor LA6215 300 KV | 1 |
| Servo Motor MG 996R | 11 |
| Pixhawk 2.4.8 | 1 |
| Módulo GPS para PX4 | 1 |
| Módulo Switch de emergência para PX4 | 1 |
| Módulo de buzzer para PX4 | 1 |
| Modulo de transmissão SikRadio 433 MHz | 1 |
| Módulo de recepção SikRadio 433 MHz | 1 |
| Receptor de Rádio controle 10 canais | 1 |
| Unificador de canais para receptor de rádio controle | 1 |
| Módulo Mini OSD | 1 |
| Step Down (LM2596 DC-DC) | 1 |
| Raspberry Pi 4 | 1 |
| Switcher de vídeo para FPV | 1 |
| Transmissor de vídeo (VTX) | 1 |
| Raspicam (Câmera principal) | 1 |
| CAM (FPV) 1 | 1 |
| CAM (FPV) 2 | 1 |
| Microcontrolador Atmega328P | 2 |
| Transistor TIP122 | 2 |
| Conversor DC-DC 78L05 | 2 |
| Capacitor Cerâmico 22 pF | 4 |
| Cristal de quartzo 16 MHz | 2 |
| LED verde | 2 |
| LED vermelho | 2 |
| LED amarelo | 2 |
| Switch de 3 estados | 2 |
| Push Buttons | 5 |
| Potenciômetros 10K Tipo A | 2 |
| Trimpot 10 k | 2 |
| Conector 3 Vias | 10 |
| Conector 2 Vias | 2 |
| Conector 2 Vias (jumper) | 2 |
| Conector 4 Vias | 7 |
| Conector 2x2 (jumper) | 5 |
| Conector 6 Vias | 2 |
| Capacitor eletrolítico 1 uF | 4 |
| Capacitor eletrolítico 10 uF | 2 |
| Resistor 10R | 2 |
Fonte: Autoria própria. Todos os direitos reservados.
Referências
Lucidchart. Software de diagrama de blocos online fácil de usar.
Acesso em: 25 nov. 2024.
Versionamento
| Versão | Data | Modificação | Autor |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 21/11/2024 | Criação do esqueleto inicial base para o desenvolvimento do artefato | Felipe Sidrone |
| 1.1 | 21/11/2024 | Desenvolvimento dos tópicos e inserção dos diagramas de blocos | Felipe Sidrone |
| 1.2 | 24/11/2024 | Adição da lista de componentes | Matheus Luiz |
| 1.3 | 25/11/2024 | Revisão do Artefato | Gustavo |